IPTV vyžaduje nejen šířku pásma, ale vysokou kvalitu I

Pro realizaci IPTV jednoznačně vítězí kompresní formát MPEG-4. Po DSL zajišťuje přenos videa v běžném rozlišení, ale na stále populárnější HDTV asi stačit nebude. Nasazení IPTV ovšem vždy vyžaduje velmi pečlivé testování sítě, její průběžné monitorování a zajištění kvality přenosu zejména z pohledu zákazníka-diváka.

Počet IPTV (Internet Protocol TeleVision) předplatitelů ve světě úspěšně roste: v červnu 2007 služby přenosu TV signálu po IP sítích využilo podle DSL Forum přes 8 miliónů uživatelů, což je téměř trojnásobek oproti roku předchozímu. Víc jak polovina z nich je přitom v Evropě. Tyto počty ale zahrnují všechny typy přípojek, přes něž se dnes IPTV realizuje. DSL je jen jednou z možností, a to nepříliš populární na rozdíl od kabelových nebo optických (FTTH, Fiber-To-The-Home) přístupových sítí. Důvodem není pouze tolik omílaná nedostatečná kapacita, protože např. ADSL2+ nabízí až 24 Mbit/s, což by mělo postačovat.

Pro snížení nároků na šířku pásma při náročných video přenosech se dnes používají normalizované kodeky (kompresor/dekompresor). Nejmodernější z nich, kompresní formát z pera slupiny ISO Motion Picture Experts Group, MPEG-4 AVC (Audio Video Coding; MPEG-4 Part 10), vytvořený ve spolupráci s ITU (International Telecommunication Union), jako doporučení H.264 AVC v roce 2003, dnes podporují výrobci čipů, kodérů (druhé a třetí generace) a STB (Set-Top Box). Ve srovnání s populárním MPEG-2 (z roku 1994, viz též článek Streaming media (1): úvod), nabízí o polovinu lepší kompresní výkonnost a na dalším vylepšení se ještě pracuje.

Formát MPEG-4 se ujímá postupně, vedle konkurenčního kodeku VC-1 (Windows Media 9). Jak se odstraňují problémy v prvních implementacích s kvalitou obrazu a spolehlivostí, má MPEG-4 jistější pozici a roste zájem provozovatelů o tuto nejsilnější kompresi. Rovněž výrobci postupně odstraňují problémy s kompatibilitou a spolehlivostí v jejich STB.

Kapacitní nároky videa s vysokým rozlišením

Nicméně ani MPEG-4 AVC nemusí dlouhodobě vyřešit problém, jak přenášet video ve vysoké kvalitě po sítích DSL. S MPEG-4 mohou provozovatelé sítí DSL poskytovat služby IPTV v běžném rozlišení, s čímž mohou konkurovat dalším poskytovatelům, ale nebude stačit na obsah s vysokým rozlišením (HDTV). S MPEG-4 AVC postačí pro běžné rozlišení (SDTV) v reálném čase 1,5-2 Mbit/s. HDTV ale potřebuje – na každý kanál – minimálně 4-8 Mbit/s (systém 720p/25 potřebuje 4 Mbit/s a systém 1080i/50 s prokládaným řádkováním vyžaduje 5 Mbit/s), v závislosti na spolehlivosti videotoku. K tomu ještě je třeba připočítat kapacitu pro další internetové služby a hlas a rázem potřebujeme přípojku DSL o takové kapacitě, o kterou u nás běžně nezavadíme (v Koreji ale má ovšem kdekdo 100 Mbit/s). A to jsme stále u jednoho jediného kanálu HDTV, přičemž v rodině bude běžnější požadavek na simultánní přístup k více než jednomu kanálu pro sledování nebo nahrávání obsahu. Takže požadavek na kapacitu DSL přípojky se rázem znásobí.

V oblasti IPTV služeb přes DSL budou mít proto poskytovatelé značné problémy obstát vedle konkurence kabelových, satelitních a hlavně optických přípojek, kde se s kapacitou a poskytováním HDTV služeb nepotýkají. Díky značné potenciální kapacitě některé optické sítě či bezdrátové optické spoje (FSO, Free Space Optics; viz též článek Bezdrátová optika a její možnosti) nepotřebují provádět vůbec žádnou kompresi HD videa (např. nedávno se představilo řešení Canobeam DT-150 HD od Canonu, které má podporovat 1,5 Gbit/s přenosy postačující plně pro HD bez komprese, čímž se také sníží latence způsobená kompresním a dekompresním algoritmem).

Kombinované sítě, typicky FTTN (Fiber To The Node ) zahrnující také VDSL (Very-high-speed DSL), mohou mít někdy s HD obsahem problém (viz též článek Optika do domu – svět se vzdaluje Evropě). Jejich provozovatelé se ovšem tomuto nařčení zatím brání, takže např. americké AT&T s rozvinutou sítí FTTN poskytující 25 Mbit/s nabízí od konce loňského roku jeden kanál HD (výběr z celkem 25 kanálů) a svoji službu podporuje také nabídkou STB a DVR s podporou HD (to celé za 44 USD měsíčně). Do konce letošního roku chce spustit podporu více kanálů pro domácnosti připojené ke své síti FTTN. FTTN obecně může vyhovět požadavkům na šířku pásma IPTV s 20 Mbit/s, tedy s ADSL2+ nebo VDSL2, do vzdálenosti maximálně 1,5 km od DSLAM.

Kvalita před kvantitou

Zárukou úspěchu IPTV je nejen dostatečně zajímavý a rozsáhlý obsah (kvantita), ale zejména kvalita vnímání na straně uživatele (QoE, Quality of Experience; viz též článek IPTV: vnímaná kvalita). S kvalitou vnímání souvisí nejen nezbytná šířka pásma pro příslušné rozlišení videa, ale celkové zacházení sítě s video přenosy (QoS, Quality of Service). Ztráty paketů a kolísání zpoždění při přenosu zejména živého videa znehodnocují příjem videa a divák za těchto podmínek rozhodně nebude spokojen. Nestačí pouze ošetřit příslušný přenos v přístupové síti (na přípojce DSL), ale na celé cestě toku od zdroje k cílovému uživateli, koncově v celé síti (viz obrázek). Na jeden dvouhodinový film je přijatelný jediný vizuálně zřejmý výpadek v kvalitě (QoE), což převedeno na QoS znamená maximálně ztrátu jediného paketu z miliónu (10^-6), protože při použití komprese je každý paket u IPTV mimořádně důležitý.

Z těchto důvodů a z výsledků souvisejících průzkumů mezi uživateli nebude mezi poskytovateli IPTV na prvním místě rozlišovacím prostředkem objem nabízeného obsahu, ale právě díky zajištění QoS v síti vysoká kvalita vnímání na straně zákazníka-diváka. Nedostatečná kvalita je vedle vysoké ceny služby hlavní překážkou rozvoje IPTV (např. podle Accenture). Přitom zajištění kvality se snadněji řekne, než konzistentně provede, jak naznačují zkušenosti telekomunikačních pionýrů v poskytování IPTV. Když si totiž zákazník stěžuje na špatnou kvalitu, je někdy značně obtížné zjistit, zda je problém už u zdroje videa (headend), nebo na DSL přípojce, či v domácím rozvodu na propojení domácí brány a STB. Může to znamenat několik cyklů pokusů a omylů při izolování problémů, což zákazníka samozřejmě nepotěší někdy do té míry, že raději službu zruší a jde ke konkurenci (satelitní nebo kabelový poskytovatel), pokud může.

Na monitorování kvality videa v sítích s IPTV dnes existuje na trhu pár zajímavých diagnostických systémů, jako např. iVMS (Video Quality Management System) od IneoQuest Technologies pro zajištění koncové kvality videa IPTV, který sleduje kvalitu už ve zdroji obsahu, v páteřní síti a přístupové síti i v domácí síti. Systém lze integrovat se stávajícími systémy managementu.

Na základy měření kvality videa, monitorování sítí i nápravu chyb se zaměříme v pokračování článku.

1. 11. 2007

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA